Question

合成氨工業生產中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe₂O₃．
（1）當催化劑中FeO與Fe₂O₃的質量之比為9：20時，其催化活性最高，此時鐵的氧化物混合物中鐵的質量分數為多少？（用小數表示，保留2位小數）
（2）以Fe₂O₃為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量碳，發生如下反應：2Fe₂O₃+C

高溫  .

4FeO+CO₂↑．為制得這種活性最高的催化劑，應向480gFe₂O₃粉末中加入碳多少克？

Answer 1

分析：（1）根據該混合物中如果FeO與Fe₂O₃的質量，由兩氧化物中鐵元素的質量分數，可求得混合物與所含鐵的質量關系，即可得此時鐵的氧化物混合物中鐵的質量分數；
（2）根據活性最高的催化劑中FeO與Fe₂O₃的質量之比為9：20，由化學方程式可確定反應中兩氧化物的質量關系，從而求出為制得活性最高的催化劑應將480gFe₂O₃粉末轉化為FeO的質量，然后再由FeO的質量計算出所加碳的質量．

解答：解：（1）假設此時混合物中FeO的質量為9m，則Fe₂O₃的質量為20m，混合物的質量為29m
混合物中鐵的質量分數=

9m× 56 72 ×100%+20m× 112 160 ×100%

29m

=0.72
（2）設反應生成FeO的質量為x，消耗Fe₂O₃的質量為y，需要加入碳的質量為z
2Fe₂O₃+C

高溫  .

4FeO+CO₂↑
320    12      288
y       z       x

320

y

=

288

x

  y=

320

288

x

12

z

=

288

x

  z=

12x

288

則活性最高的催化劑中FeO與Fe₂O₃的質量之比=x：（480g-

320

288

x）=9：20，解得x=144g
應加入碳的質量=144g×

12

288

=6g
答：（1）此時鐵的氧化物混合物中鐵的質量分數為0.72；
（2）為制得這種活性最高的催化劑，應向480gFe₂O₃粉末中加入碳6克．

點評：解答本題的難點在于確定480gFe₂O₃粉末應轉化為FeO的質量，因此可通過化學方程式首先確定反應中兩物質的質量關系，然后再利用最佳質量比解決需要生成FeO的質量．